Theodor Blackstad var i en 30-årsperiode fra 1965 en av verdens ledende nevroanatomer. Han var pioner i å innføre kvantitative metoder i studier av sentralnervesystemets oppbygging. Han utviklet også som den første metoder som gjorde det mulig å kombinere lysmikroskopiske og elektronmikroskopiske undersøkelser av nerveceller og deres forbindelser, og han utarbeidet datamaskinbaserte metoder for å kartlegge nervecellers tredimensjonale form og forbindelser.
Blackstads far var jernbaneingeniør, og familien flyttet derfor mye omkring i Norge i Theodors oppvekstår. Fra 1945 studerte han medisin ved Universitetet i Oslo. Allerede tre år senere hadde han fått en særlig interesse for nervesystemets anatomi og var studentassistent ved Anatomisk institutt, der professorene Jan B. Jansen og Alf Brodal hadde bygd opp et forskningsmiljø i verdensklasse for nevroanatomiske studier. Professor Jansen hjalp ham til et fransk statsstipend, og 1949–50 studerte Blackstad nevrohistologi ved Laboratoire Charcot i Paris. Samme år besøkte han den nederlandske nevrohistologen Walle Nauta i Zürich og fikk av ham en uferdig oppskrift på en ny sølvfargingsmetode for nervetråder, som Blackstad videreutviklet til en metode som gav glimrende resultater.
Etter medisinsk embetseksamen 1952 ble Blackstad ansatt som prosektor ved Anatomisk institutt. Året 1956–57 studerte han histokjemi og elektronmikroskopi ved University of Chicago. Elektronmikroskopi var på den tiden en helt nyutviklet metode for biologisk forskning. Sjenerøse bevilgninger fra NIH i USA 1957 og 1960 gjorde det mulig for Blackstad å bygge opp et laboratorium for elektronmikroskopiske undersøkelser av hjernen ved Anatomisk institutt. Siden dette i praksis var det første laboratoriet for bruk av elektronmikroskopi i biologisk forskning i Norge, ble det også utført mange undersøkelser av andre organer og vev i dette laboratoriet. Alle ble utført under grundig veiledning av Theodor Blackstad, men selv var han bare sjelden medforfatter på disse vitenskapelige publikasjonene. Gjennom hele sitt vitenskapelige liv valgte han bevisst å tre til side ved publisering av undersøkelser der problemstillingen etter hans syn tilhørte en annen, selv i situasjoner der undersøkelsene ikke kunne blitt gjennomført uten hans egen store innsats. Blackstads liste over vitenskapelige originalpublikasjoner er derfor forbausende kort etter dagens målestokk. Den inneholder bare litt over 50 artikler.
1967 ble Theodor Blackstad oppfordret til å søke et professorat i anatomi i Århus. Han ble i Århus i 10 år og bygde der opp fra grunnen et nevroanatomisk forskningsmiljø av verdensklasse. 1977 kom han tilbake til Oslo som professor i anatomi. I de neste 10 årene utviklet han metoder og dataprogrammer for tredimensjonal rekonstruksjon av nerveceller og deres utløpere.
De fleste av Blackstads vitenskapelige publikasjoner faller i en av to hovedgrupper: En del er publikasjoner som beskriver nye eller forbedrede metoder for nevrohistologisk forskning; en annen del er publikasjoner der han bruker sine metoder på undersøkelser av nerveceller i hippocampus eller forbindelser til og fra disse cellene. Hippocampus er en spesiell del av hjernebarken som har vist seg å være kritisk viktig for vår evne til å legge ny informasjon inn i langtidshukommelsen. Blackstads første publikasjon med emne fra hippocampus ble utgitt 1956, den siste 1993. I mellom de to kom en lang rekke banebrytende arbeider. Da Blackstad 1990 fylte 65 år, hyllet 90 kolleger fra hele verden ham ved å gi vitenskapelige bidrag til et spesialnummer av Progress in Brain Reseach med tittel Understanding the Brain Through the Hippocampus.
Theodor Blackstad hadde mange interesser og var genuint vitebegjærlig og hadde store kunnskaper langt ut over sitt eget fag. Han var også teknisk dyktig og meget praktisk anlagt, både i sitt laboratorium og privat. Han bygde bl.a. sitt eget mørkefeltsmikroskop og sin egen differensialkontrastkondensator mange år før slike instrumenter var lett tilgjengelige kommersielt.
Til sine medarbeideres stadige glede var Theodor et meget muntert menneske, full av underholdende historier, ofte med en ironisk brodd mot ham selv. I sin ytre fremtreden var han beskjeden. Han var likevel fullt ut klar over sine egne faglige kvaliteter og hvor høyt han ble vurdert internasjonalt av fagfeller og av sine mange medarbeidere og elever i Norge og Danmark.